从实验室 | 纳米谈话: 液体燃料获得效率

当今大多数发动机都使用液体燃料来产生能量。汽车工业中的内燃机，航空推进发动机以及发电行业中使用的内燃机，都使用某种液体燃料。

使用现有技术无法提高液体燃料的效率。但是，鉴于发展中国家对能源的需求不断增加及其对环境的有害影响，从更少的燃料中获得更多的需求一直在增长。

在我们的实验室中，我们已经在内燃机上工作了一段时间，试图看看是否可以提高当前的效率水平。在德国的某些地方，钛和铈等金属的纳米颗粒 (纳米级) 被用作公共汽车燃料的添加剂，并且观察到这些纳米颗粒提高了发动机的效率并减少了烟灰。但是这个过程背后的确切机制在很大程度上是未知的。

因此，我们决定将这些纳米颗粒用作液体燃料中的添加剂，并在许多工业活动中使用。我们在燃料的内滴中添加了不同数量的纳米颗粒，并观察了它如何影响液滴的 “爆发”。爆裂是燃烧中非常重要的一步，因为它通过二次雾化使整个过程高效，在该过程中，液体分解成非常细的雾。

更多的气泡会导致剧烈的雾化，从而导致更大的表面积。它导致更高的混合和燃烧效率。实际上，在燃气轮机或发动机内部，燃料实际上是喷入燃烧室的。

当装有纳米颗粒的液滴破裂时，它自然会将子液滴均匀地散布在更大的区域上，从而改善了燃料的燃烧过程。

我们观察到，在稀释的纳米颗粒浓度下，液滴破裂的可能性更大，因此散布了负载纳米颗粒的燃料液滴。然而，在较高的颗粒浓度下，液滴破裂的可能性较小，因为颗粒在液滴内部形成了多孔壳。同样，在较低的浓度下，二次液滴的喷射频率更大。

这项工作具有深远的实际意义。如我们的工作所示，通过二次雾化途径更好地雾化和混合燃料可以导致更好的燃烧并提高效率。即使燃油效率提高很小的比例，也可以节省数百万卢比。

此外，液体燃料中的纳米颗粒还充当污染物的清除剂。当这些纳米颗粒燃烧时，存在烟灰减少的可能性，并且还可以看到点火延迟正时的改善。两者都可以实现更清洁的燃烧，这在当今的环境问题中至关重要。

我们的工作本质上强调了负责纳米燃料燃烧的内在物理机制。反过来，这可以实现更好的设计，定制，并有利地影响从航空推进，发电到IC发动机的多个领域。